JP2008238185A

JP2008238185A - Ｕｏｅ鋼管製造用のｕプレスポンチ及びｕプレス装置

Info

Publication number: JP2008238185A
Application number: JP2007079046A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Kubota; 靖士窪田
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2007-03-26
Filing date: 2007-03-26
Publication date: 2008-10-09

Abstract

【課題】ＵＯＥ鋼管製造用のＵプレス工程において、鋼管素材のスプリングバック量に応じてポンチ幅やポンチ面の曲率を調整することができるＵプレス工程に用いる新たなＵプレスポンチ及びそれを利用したＵプレス装置を提案する。
【解決手段】ＵＯＥ鋼管製造用Ｕプレスポンチを、上部プレス体(23)と下部プレス体(24)とを板状支柱(25)によって一体としてなるポンチ本体(22)と、前記板状支柱(25)から側方から分岐した(24)の間に収められ、ポンチサイズ調整体(30)の回動によりポンチ幅及びポンチ先端の曲率を変更可能としたものとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＵＯＥ鋼管製造用のＵプレスポンチ、特に、Ｕプレス工程に用いるＵプレスポンチ及びそれを用いたＵプレス装置に関する。

ＵＯＥ方式による溶接鋼管の製造工程は、概略、鋼管の素材である厚鋼板の幅方向側端部に所定の端曲げを施してＣプレス成形体を得るＣプレス工程と、得られたＣプレス成形体の幅方向中央部を押し曲げてＵプレス成形体とするＵプレス工程と、Ｕプレス成形体を断面Ｏ形の成形してＯ成形体とするＯプレス工程と、Ｏ成形体の突合せ部に内外面から溶接して溶接素管を得る溶接工程と、溶接素管に対して内面から所定のひずみを与えるとともに所定のサイズと真円度を有するように仕上げる拡管工程からなる。

このうち、Ｕプレス工程を行う方式には種々のものがあるが、典型的には、図７に示すようなＵプレス装置が用いられる。このＵプレス装置は、機枠1の上部に昇降シリンダー2がロッドを下にして取付けられており、昇降シリンダー2のロッドにポンチ20の吊下げ部材21の上端部が取付けられている。また、機枠1の下部床面4の機枠1の中央部には、ロッド6が機枠1内に向かうようにして摺動シリンダー5が設置されており、その側方には左右一対の摺動ブロック3が設置されている。摺動シリンダー5のロッド6の頭部には受台7が取付けられている。また、摺動シリンダー5のロッド6と摺動ブロック3とは、リンク8によって結合されている。このリンク8は、図示のように、摺動ブロック3に固定の回動中心9を有し、これから延びるアーム10の先端には素材Ｓを押し曲げる加工体11が取付けられている。

上記のＵプレス装置を用い、図８に示すように作動させることによりＵプレス成形体を形成することができる。すなわち、図７に示すＵプレス成形装置に端曲げ加工のされたＣプレス成形体Ｓを設置し、昇降シリンダー2を作動させてポンチ20を押し下げる。これにより、Ｃプレス成形体Ｓは上向きに凹の形状に変形する。また、ポンチ20の下降に伴い、摺動シリンダー5の受台7が下降し、この下降により、リンク8が閉じて摺動ブロック3が機枠1の中央側に移動するとともに、アーム10が立ち上がり、加工体11が素材であるＣプレス成形体Ｓに側方から近接し、素材ＳがＵ字形のＵプレス成形体に形成されることになる。

上記のＵプレス工程においては、得られたＵプレス成形体は、その開口部の幅ＸがＯプレス工程にセットできる寸法になっていなければならない。そのため、Ｕプレス工程においては素材Ｓのスプリングバック量を勘案してポンチ20のサイズ、特に、その幅Ｙ及びＵプレス時における素材であるＣプレス成形体Ｓとの当接面の曲率を適切に選択する必要がある。この選択は、従来、素材の厚さ及びＵプレス成形体の寸法を基準として行われていたが、近年、ＵＯＥ鋼管の強度化が進むにつれ、Ｕプレス工程におけるスプリングバック量が大きくなり、そのため、同一サイズのＵプレス成形体を成形する際にもサイズの異なるポンチ20を準備して成形装置に取付けなければならず、そのための準備作業や取付け作業等のためＵＯＥ鋼管製造設備の稼働率低下を招く原因になっていた。

かかるＵプレス工程におけるポンチ20の取替え作業に伴う稼働率の低下を軽減する手段として、例えば、特許文献１には、ポンチの側面をシリンダーによって可動とし、それによってＵプレス工程における外径の調整を容易にしたＵプレス用パンチ装置が提案されている。また、特許文献２には、ダイス本体の両側面に取付けた一対の可動ダイスを複数のシリンダーで幅方向に拡縮可能にしたポンチを用い、Ｏプレスにしずく状の成形体を供給できるようにするという手段が開示されている。さらに、特許文献３には、ロッカアッセンブリ方式によりＵプレス工程を行うに当たり利用するポンチのポンチ面を拡大・縮小可能にしたポンチ装置が開示されている。

特開昭５９−１９９１１６号公報特開２００２−８６２１３号公報特開２００５−３０５５０１号公報

これらの特許文献に開示された手段を利用することにより、Ｕプレス工程に用いるＵプレスポンチの交換頻度を低減し、ＵＯＥ鋼管製造設備の稼働率を向上させることが可能であると推定される。しかしながら、特許文献１、２に開示されている手段は、ポンチの外径を拡大・縮小するのにシリンダーを用いており、設備コストが高くつくばかりか、Ｕプレス工程においてポンチに非常に大きな力が掛かるため、変形面を支えるためのシリンダーが毀損しやすく、その維持管理が容易でないという問題がある。また、特許文献３に記載された手段を含め、ポンチ面を拡縮するという手段のみでは、Ｕプレス工程にとって望ましいパンチ形状を与えることが必ずしも可能ではないという問題もある。

本発明は、ＵＯＥ鋼管製造用のＵプレス工程において、鋼管素材のスプリングバック量に応じてポンチ幅やポンチ面の曲率を調整することができるＵプレス工程に用いる新たなＵプレスポンチ及びそれを利用したＵプレス装置を提案することを目的とし、それにより、ポンチの交換頻度を低減するとともに、かかるＵプレスポンチ耐久性の向上を図ることを目的とする。

本発明のＵＯＥ鋼管製造用Ｕプレスポンチは、上部プレス体と下部プレス体とを板状支柱によって一体としてなるポンチ本体と、前記板状支柱から側方から分岐した左右一対のアームと該アームの先端に取付けられたポンチサイズ調整体を有するプレス幅調整機構とからなり、前記プレス幅調整機構が前記上部プレス体と下部プレス体の間に収められ、ポンチサイズ調整体の回動によりポンチ幅及びポンチ先端の曲率を変更可能としてなるものである。

上記ＵＯＥ鋼管製造用Ｕプレスポンチにおいて、ポンチサイズ調整体をプレス面の曲率半径及び該プレス面からポンチサイズ調整体の回動中心に至る距離の一方又は双方を異にする複数の曲面を有する柱状体とするのが好ましい。

また、上記ＵＯＥ鋼管製造用Ｕプレスポンチにおいて、Ｕプレスポンチの長手方向に延在する板状支柱に対してプレス幅調整機構を分割・配置することができる。

さらに、上記において、Ｕプレスポンチの長手方向に延在する板状支柱に対してプレス幅調整機構を備えた可動ポンチ部及び固定ポンチ部を交互に配置することもできる。

本発明のＵプレス装置には、上記の何れかのＵＯＥ鋼管製造用Ｕプレスポンチを備えることができる。

本発明により、Ｕプレス工程に用いるＵＯＥ鋼管製造用のＵプレスポンチを鋼管素材のスプリングバック量に応じてポンチ幅やポンチ面の曲率を調整することが可能となり、それにより、Ｕプレスポンチ交換頻度を低減することが可能となるとともにかかるＵプレスポンチの耐久性の向上を図ることができる。

図１は、本発明に係るＵＯＥ鋼管製造用Ｕプレスポンチの側面図（図２のＣ−Ｃ矢視図）であり、図２は図１に示すＵプレスポンチの(a)Ａ−Ａ矢視図、(b)Ｂ−Ｂ矢視図である。図１、２に示すように、本発明に係るＵＯＥ鋼管製造用Ｕプレスポンチは、上部プレス体23と下部プレス体24とを有し、これらが板状支柱25によって一体に結合され、Ｕプレスポンチ本体22を構成している。上部プレス体23と下部プレス体24の外面形状は従来のポンチと同様でよい。また、これら上部プレス体23と下部プレス体24は、Ｕプレスポンチの全長にわたり、すなわち製造されるＵＯＥ鋼管の長さ方向の全長に亘って延在している。なお、Ｕプレスポンチ20が、吊下げ部材21により昇降シリンダー2と結合した状態で吊下げられていることは、図７に示す従来例と変わるところがない。

上記Ｕプレスポンチ本体22の上部プレス体23と下部プレス体24の間は空間部となっており、ここにプレス幅調整機構28が取付けられるようになっている。このプレス幅調整機構28は前記板状支柱25から左右一対のアーム26，26を側方にかつ、左右対称に分岐せしめ、その先端部近傍にシャフト27を取付け、これにポンチサイズ調整体30（30A,30B,）を所定の位置で回動及び回動停止可能に取付けている。

ポンチサイズ調整体30は、図１、３に示すように、ポンチとして作用するときのプレス面の曲率半径及び該プレス面からポンチサイズ調整体の回動中心、すなわちシャフト27に至る距離が異なる複数の曲面を作動面として有する柱状体である。図３に示す例では、第１作動面31では作動面の曲率半径がｒ_１であり、プレス面からポンチサイズ調整体の回動中心間での距離がｄ_１となっている。同様に第２作動面32、第３作動面33では、それぞれ曲率半径がｒ_２、ｒ_３ポンチサイズ調整体の回動中心間での距離がｄ_２、ｄ_３となっている。

したがって、図１に示すように、ポンチサイズ調整体30をシャフト27に挿通して回動させると、第１作動面31がプレス面となったときには曲率半径ｒ_１であり、プレス面からポンチサイズ調整体の回動中心間での距離がｄ_１（プレス幅：２ｄ_１）のポンチとして作用し、一方、第２作動面32，第３作動面33がプレス面となったときには、それぞれ曲率半径ｒ_２、ｒ_３、プレス面からポンチサイズ調整体の回動中心間での距離がｄ_２、ｄ_３のポンチとして作用することになる。このようにして、ポンチサイズ調整体30をシャフト27上で回動させることにより、１のポンチで作動面の曲率半径及びポンチ幅の異なったポンチとすることができる。

上記の第１、第２、第３の各作動面31〜33のパラメータ（ｒ，ｄ）の取り方は、同一外径のＵＯＥ鋼管を製造するときの、Ｕプレス工程において採用するポンチ20（図７，８参照）のサイズを基準とし、これにスプリングバック代を加味して定めればよい。したがって、パラメータ（ｒ，ｄ）の取り方には種々の組み合わせがあり、例えば、図１、３に示すように、作動面31と作動面32の間では、曲率半径のみが異なる場合もありえる。

図４、図５には、シャフト27に対してポンチサイズ調整体30を取付ける態様が示されている。ここに示すように、ポンチサイズ調整体30の各作動面31〜33に対応して貫通孔34にキー溝35、36、37を設け、これをシャフト27に設けたキー溝と合わせてキー39によって固定すればよい。なお、ポンチサイズ調整体30は、その側面に回動用工具差込孔38を設けておき、動力源（図示しない）によって回動できるようにすればよい。これにより、Ｕプレス装置に組込んだ状態で、側方から回動用工具差込孔38を介してポンチサイズ調整体30を回動することが可能になる。

上記のように構成されたプレス幅調整機構は、その長さをＵプレスポンチの延在する長さ、すなわち、製造されるＵＯＥ鋼管の長さと実質的に同一のものとすることもできるが、図２に示すように、Ｕプレスポンチの長手方向には板状支柱25のみを延在させ、これに対してプレス幅調整機構28を分割して配置することもできる。このようにすることにより、前記調整ポンチ30の回動・調整を比較的小さい力で行うことが可能になる。

本発明のＵＯＥ鋼管製造用Ｕプレスポンチは、例えば、図２に示すように、単独で使用することもできるが、これを図６に示すように、従来の固定ポンチ40と組み合わせて使用することもできる。この場合、本発明のＵＯＥ鋼管製造用Ｕプレスポンチは、固定ポンチ部40に対してＵプレス幅Ｘ（図８参照）を拡大・縮小する機能をもつ可動ポンチ部41として作用するように設計することが必要である。そのため、この場合においては、固定ポンチ部40の幅Ｗに対して可動ポンチ部20の最小幅Ｖが大きくなるように設計する。かかる構成を取ることにより、Ｕプレス工程において大きなプレス力を固定プレス部に負わせ、可動プレス部にはプレス幅等の調整機能だけを分担させることが可能となり、その延命を図ることが可能になる。

なお、上記実施形態においては、ポンチサイズ調整体30は、異なった曲面を３方向に有しているが、曲面の数はこれに限られるものではなく、例えば２方向あるいは４方向としてもよい。また、上記実施形態では、プレス幅調整機構28についても、図示の例に限定されることなく、例えば、アーム26を上部プレス体23から分岐させることもできる。さらに、プレス幅調整機構28におけるポンチサイズ調整体のシャフトに対する取付け、回動、回動停止機構についても、例えば、ラチェット機構を利用する等、種々の手段をとりえることは当然である。

本発明に係るＵＯＥ鋼管製造用のＵプレスポンチの側面図である図１に示すＵプレスポンチの(a)Ａ−Ａ矢視図、(b)Ｂ−Ｂ矢視図である。本発明で用いるのポンチサイズ調整体説明図である。ポンチサイズ調整体の取付け状態を示す側面図である。図４のＣ−Ｃ矢視図である。本発明の第２実施形態によるＵプレスポンチの説明図である。ＵＯＥ鋼管製造設備中、Ｕプレス装置全体構成を示す側面図である。Ｕプレス工程の動作説明図である。

符号の説明

1：機枠
2：昇降シリンダー
3：摺動ブロック
4：（機枠1の）下部床面4
5：摺動シリンダー
6：ロッド
7：受台
8：リンク
9：回動中心
10：アーム
11：ポンチ
20：調整ポンチ
21：吊下げ部材
22：ポンチ本体
23：上部プレス体
24：下部プレス体
25：板状支柱
26：アーム
27：シャフト
28：プレス幅調整機構
30（30A，30B）：ポンチサイズ調整体
31：第１作動面
32：第２作動面
33：第３作動面
34：管通孔
35，36，37：キー溝
38：回動用工具差込穴
39：キー
40：固定ポンチ部
41：可動ポンチ部

Claims

上部プレス体と下部プレス体とを板状支柱によって一体としてなるポンチ本体と、前記板状支柱から側方から分岐した左右一対のアームと該アームの先端に取付けられたポンチサイズ調整体を有するプレス幅調整機構とからなり、
前記プレス幅調整機構が前記上部プレス体と下部プレス体の間に収められ、ポンチサイズ調整体の回動によりポンチ幅及びポンチ先端の曲率を変更可能としてなることを特徴とするＵＯＥ鋼管製造用Ｕプレスポンチ。
ポンチサイズ調整体が、プレス面の曲率半径及び該プレス面からポンチサイズ調整体の回動中心に至る距離の一方又は双方を異にする複数の曲面を有する柱状体であることを特徴とする請求項１記載のＵＯＥ鋼管製造用Ｕプレスポンチ。
Ｕプレスポンチの長手方向に延在する板状支柱に対してプレス幅調整機構が分割・配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載のＵＯＥ鋼管製造用Ｕプレスポンチ。
Ｕプレスポンチの長手方向に延在する板状支柱に対してプレス幅調整機構を有する可動ポンチ部及び固定ポンチ部が交互に配置されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のＵＯＥ鋼管製造用Ｕプレスポンチ。
請求項１〜４の何れかに記載のＵＯＥ鋼管製造用Ｕプレスポンチを備えることを特徴とするＵプレス装置。